TW201303674A - 輸入裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種輸入裝置，僅須以通常之書寫工具朝配置於框內之用紙直接寫入筆記等，即可記錄上述書寫工具等之移動軌跡而加以儲存作為電子資料。輸入裝置包含由矩形之外框及至少一組之發光元件與受光元件所構成，並可藉檢測與上述外框內之書寫工具相關而發生之自上述發光元件傳到受光元件之光之阻隔，而輸出上述物體在外框內之位置資訊之光學式感測器，一旦以書寫工具等朝該光學式感測器之框內露出之用紙之部分進行寫入，即可將該書寫工具之前端之移動軌跡作為電子資料而記憶於上述輸入裝置內所配設之記憶機構、或配置於裝置外部之記憶機構中。

Description

輸入裝置 技術領域

本發明係有關於一種包含光學式位置檢測機構之輸入裝置。

背景技術

現已使用平板電腦及觸控面板等平板狀之輸入裝置，作為任何人均可得簡單操作電腦等資訊設備之輸入裝置(輸入設備)而取代必須熟悉操作之鍵盤及滑鼠等。上述平板狀之輸入裝置包含可二次元地(x-y方向)檢測操作設備之人類手指或筆對觸控面板等接觸之位置之接觸位置檢測機構，並與監視器或上述面板下所配置之液晶畫面等平面顯示器之顯示(圖案及圖示等)配合，而可直覺地操作上述資訊設備等(參照諸如專利文獻1等)。

上述觸控面板等之接觸位置檢測機構(觸感測器)通常就價格及功能、耐久性等之觀點考量而採用電阻膜型態或靜電容型態、電磁感應型態等者。該等型態之觸控面板具有於其面板表面附近呈矩陣狀形成有多數電性接點之構造。

另，上述之平板電腦及觸控面板等之構造亦有應用於虛擬之電子文具上之例。舉例言之，可將手寫之筆記等數位化(影像化)之電子筆記裝置包含可顯示所輸入之筆記等之附有觸感測器之顯示器(觸控面板)，對該顯示器接觸手指或專用筆等並移動其前端，即可輸入該等手指等之前端部 之移動軌跡或筆跡(位置資訊)作為筆記等資訊，並加以顯示於上述顯示器等上。且，上述顯示器等所顯示之前端部之移動軌跡可儲存(記憶)於上述電子筆記裝置中作為影像等電子資料。

【先行技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利特開2004-206613號公報

發明概要

然而，上述之電子筆記裝置雖可簡易輸入文字等而甚為便利，但以不熟悉電腦、電子資訊設備等之操作之族群及老年人為主，而期待與其將筆跡及文字等顯示於顯示器等之電子筆記，不如直接將筆跡保存於紙張等媒體上而留下筆記，此種需求依然甚為強烈。

本發明即有鑑於上述情形而設計，目的則在提供一種輸入裝置，僅須使用通常之書寫工具朝框內所配置之用紙上直接寫入筆記等，即可記錄上述書寫工具等之移動軌跡而加以儲存為電子資料。

為達成上述目的，本發明之輸入裝置採用以下構造，即其包含有：以下(A)之框狀之光學式感測器，至少包圍可供書寫工具寫入之用紙之一部分；及，記憶機構，以書寫工具朝前述光學式感測器之框內露出之上述用紙之部分進 行寫入時，可將前述書寫工具之前端之移動軌跡記憶為電子資料。

(A)一種光學式感測器，由矩形之外框與安裝於外框之至少一組之發光元件與受光元件所構成，可藉檢測與上述外框內之物體有關而發生之自上述發光元件傳到受光元件之光之阻隔，而輸出該物體在外框內之位置資訊。

本發明之輸入裝置包含：以上(A)之框狀之光學式感測器，可載置於寫入用之用紙上，並使上述用紙之至少一部分自上述框內露出；及，記憶機構，可將自上述光學式感測器所得之書寫工具之移動軌跡資訊記憶為電子資料。因此，一旦以書寫工具等朝上述光學式感測器之框內露出之用紙之部分進行寫入，其軌跡(筆跡)將保存於上述用紙上，並儲存(記憶)於上述記憶機構中作為電子資料。藉此，本發明之輸入裝置無須特別考量電子化，而可僅以通常之書寫工具朝框內所載置之用紙直接寫入筆記等，即自動將上述書寫工具之移動軌跡電子化。又，可利用電腦等而自上述記憶機構讀取(重現)上述業經電子化之資訊，而亦可簡易進行與他人之共享及知識與記錄等之保管，較為便利。

又，本發明之輸入裝置使用上述(A)之由矩形之外框與其上所安裝之至少一組之發光元件與受光元件所構成，可藉檢測與上述外框內之物體有關而發生之自上述發光元件傳到受光元件之光之阻隔而輸出該物體在外框內之位置資訊之光學式感測器，作為書寫工具之前端部之接觸位置之 檢測機構(光學式感測器)。因此，於接觸位置之檢測面上未設有電性(物理性)接點，而耐久性較佳，亦不易受灰塵及汙垢等之影響。又，以書寫工具進行寫入時，亦未如電阻膜型態及靜電容型態、電磁感應型態等般需要較大之筆壓，而可進行未意識到感測器之自然寫入

進而，就上述(A)之框狀光學式感測器使用其外框部分配設有光波導，而於其框狀上彼此對向之一方之部分形成有用於出射光之複數核心，另一方之部分則形成有用於入射光之複數核心，各核心之前端部並定位於上述外框之內側緣上而令用於出射光之核心之前端部與用於入射光之核心之前端部呈對立狀態，自上述光波導之各個用於出射光之核心朝用於入射光之核心出射之光則於上述外框內形成縱橫交錯之光格子之光學式感測器時，可使上述光學式感測器之框部(外框)構成較薄形狀。即，光波導可形成膜狀或片狀等而較薄，故即便加以裝入上述光學式感測器之框部，亦可將框部形成較薄至以書寫工具進行寫入時不致妨礙其寫入作業之程度。藉此，而可以更正常之姿勢且較輕鬆之狀態進行對上述用紙之寫入。

本發明之輸入裝置中，就上述(A)之框狀光學式感測器使用其外框內於其框狀上彼此對向之一方之部分排列配置有複數之發光元件，另一方之部分則排列配置有複數之受光元件，各發光元件及受光元件並定位成面朝上述外框之內側，而使自上述發光元件朝受光元件出射之光於上述外框內形成縱橫交錯之光格子之光學式感測器時，可就該等 發光元件(光源)使用發光二極體(LED)等，並就受光元件使用光二極體(PD)等，而使用泛用之零件。因此，可以低成本構成上述光學式感測器，此點甚為有利。且，亦具備耐衝擊性優異並具備耐久性之優點。

其次，本發明之輸入裝置中，就上述(A)之框狀光學式感測器使用於其外框之四個角部中，於一邊之兩側之角部分別配置由上述發光元件與複數受光元件所構成之受光元件陣列上下重疊而成之模組，並於該等模組之間之上述一邊除外之三邊之內側面上配設帶狀之回歸性光反射體，而使一方之模組之發光元件所出射之光為上述回歸性光反射體所反射，並朝上述一方之模組之受光元件陣列回歸入射之光學式感測器時，則可藉較少的零件數量進行三角測量而界定上述書寫工具之前端位置。且，本輸入裝置亦可使用泛用之零件而以低成本構成。

另，本發明之輸入裝置中，上述光學式感測器與記憶機構若一體形成作為記憶裝置，且該記憶裝置在將上述光學式感測器載置於用紙上時，形成對用紙設置自如或裝卸自如之狀態，則可將上述用紙簡單更換為新紙。且，即便將用紙更換為新紙，亦可利用電腦等而自上述記憶裝置之記憶機構中輕易讀取(重現)上述已記憶之內容(移動軌跡)。

圖式簡單說明

第1圖係說明本發明之實施形態之輸入裝置之整體構造者。

第2圖係說明本發明另一實施形態之輸入裝置所使用 之記憶機構之概況者。

第3圖係說明第1實施形態之輸入裝置之概略構造之平面圖。

第4圖係說明第2實施形態之輸入裝置之概略構造之平面圖。

第5(a)圖係說明第3實施例之輸入裝置之概略構造之平面圖，第5(b)圖係其Z部放大圖。

第6(a)圖~第6(f)圖均係說明第1實施例之輸入裝置所使用之光波導之製造方法者。

用以實施發明之形態

以下，依據圖示詳細說明本發明之實施形態。

第1圖係說明本發明之實施形態之輸入裝置D之整體構造者。

本輸入裝置D包含至少包圍可供書寫工具W寫入之用紙P之一部分之框狀之光學式感測器S、可將光學式感測器S之框內之書寫工具W之前端之移動軌跡記憶為電子資料之記憶機構M。其次，上述光學式感測器S係由矩形之外框1與該外框1上所安裝之至少一組之發光元件(光源)與受光元件所構成，藉檢測與上述外框1內之書寫工具W有關而發生之自上述發光元件傳到受光元件之光之阻隔，而可輸出上述書寫工具W等在外框1內之位置資訊。此乃本發明之輸入裝置D之第1特徵。

另，上述輸入裝置D內建有通訊(電源)電纜(有時亦 無)、可進行驅動之電池、上述發光元件及受光元件之驅動器等控制機構、用以與電腦等資訊設備進行通訊之通訊機構(有線或無線)，但均已省略圖示。又，上述之例係將上述光學式感測器S所測得之書寫工具W等之位置資訊記憶於設成與該光學式感測器S連接之記憶機構M中者，亦將上述光學式感測器S與記憶機構M(有時亦內建於外框1內)構成一體而成之輸入裝置D稱為「記憶裝置」。

以下，說明應用外部機器及網路等而進行本發明之輸入裝置D所測得之書寫工具W等之位置資訊之記憶(記憶機構)之情形。第2圖係說明本發明另一實施形態之輸入裝置D所使用之記憶機構之概況者。

本另一實施形態之輸入裝置D亦包含包圍用紙P之一部分之光學式感測器S與可將書寫工具W之前端之移動軌跡記憶為電子資料之記憶機構。上述光學式感測器S可藉檢測與外框1內之書寫工具W等有關而發生之光之阻隔而輸出上述書寫工具W等在外框1內之位置資訊。

其次，上述另一實施形態之輸入裝置D一如第2圖所示，可將上述書寫工具W等之位置資訊記憶(記錄)於各種外部機器或網路上作為電子資料。此乃本發明之輸入裝置D之第2特徵。

詳細說明上述另一實施形態，則舉例言之，就記憶機構使用圖中之USB記憶體UM或記憶卡SD等快閃記憶體時，於該輸入裝置D之側面等上所設之槽孔或接頭等連接上述快閃記憶體，即可將上述書寫工具W等之位置資訊記憶 於上述快閃記憶體內作為電子資料。且，可利用電腦等而自上述記憶機構讀取(重現)上述已記錄之資訊，而亦可簡易進行與他人之共享及知識、記錄等之保管。另，上述記憶卡(SD)可使用SD、MMC、MS、SM、xD、CF等各種卡片型媒體。

又，上述記憶機構若使用圖中之桌上型電腦DT或膝上型電腦LT(包含筆記型電腦及小筆電、平板電腦等)，則上述輸入裝置D與上述各電腦DT、LT之間可藉有線(電纜L等)或無線〔無線LAN或Bluetooth(登錄商標)等〕而連接成可通訊狀態。藉此，上述各電腦DT、LT內建之記憶裝置即可記憶上述書寫工具W等之位置資訊作為電子資料。

另，上述各電腦DT、LT中記憶有位置資訊時，可利用上述電腦DT、LT而即時重現上述資訊。且，記憶裝置(記憶媒體)除HDD、SSD等儲存器以外，亦可使用CD、DVD、BD等光學媒體。進而，亦可利用上述各電腦DT、LT所連接之快閃記憶體(參照以上所述)等。甚且，與上述各電腦DT、LT有線連接後，亦可自上述電腦DT、LT朝上述輸入裝置D供給動作所需之電力。

又，上述記憶機構若使用圖中之平板(pad)裝置TD或PDA(行動資訊裝置PD)、電子字典等行動資訊設備，則亦與上述相同，可藉有線(未圖示)或無線連接成可通訊狀態。藉此，即可將上述書寫工具W等之位置資訊記憶於上述各行動資訊設備之記憶裝置中作為電子資料。將位置資訊記憶於上述各行動資訊設備中時，可利用該設備之顯示裝置 而即時重現上述資訊。且，記憶裝置(記憶媒體)除上述行動資訊設備內建之快閃記憶體及SSD、微型硬碟等儲存器以外，亦可利用其所連接之記憶卡(參照以上所述)等。進而，與上述行動資訊設備有線連接時，亦可自上述行動資訊設備接收動作所需之電力供給。

又，上述記憶機構使用圖中之手機MF或智慧型手機SF等行動通訊設備時，亦與上述相同，可藉有線(未圖示)或無線而連接成可通訊狀態。藉此，而可將上述書寫工具W等之位置資訊記憶於上述各行動通訊設備之記憶裝置中作為電子資料。進而，將位置資訊記憶於上述各行動通訊設備中時，可利用該設備之顯示裝置而即時重現上述資訊。另，記憶裝置(記憶媒體)除上述行動通訊設備內建之快閃記憶體等儲存器以外，亦可利用其所連接(插入)之記憶卡(參照以上所述)等。

其次，如第2圖所示，可與本發明之輸入裝置D通訊之外部之各種資訊設備(電腦、行動資訊設備、行動通訊設備等)在通訊時或連接資訊網路時，亦可經由該等資訊設備而將上述書寫工具W等之位置資訊記憶於雲端運算系統(或網路運算系統)上之伺服器SV等中。藉此，而可以最安全且確實之方法將上述書寫工具W等之位置資訊(電子資料)記憶(保管)於資料中心等中。進而，將位置資訊記憶於上述雲端上之伺服器SV等中時，可實現即時重現上述資訊而不拘所使用之資訊設備及場所、時間等之遍在運算(ubiquitous computing)。當然，如上所述，利用外部機器或網路等進行 輸入裝置D所測得之書寫工具W等之位置資訊之記憶時，亦可如上述第1圖所揭露之實施形態般，併用安裝(或內建)於輸入裝置D中之記憶機構M。

以下，就第1實施形態說明藉採用光波導之光之分配機構而於光學式感測器(S1)之外框1內側形成用於檢測書寫工具W之前端部之光格子作為上述輸入裝置(D)之具體例。

第3圖係說明第1實施形態之輸入裝置D1之概略構造之平面圖。另，該圖中，為簡化說明而將外框1之長邊X1、X2方向設為橫向(x方向)，並將外框1之短邊Y1、Y2方向設為縱向(y方向)，且以一點鏈線代表外框1內部之光核心(4a、4b、5a、5b)，而以二點鏈線代表外框1內側之格子狀之光(不可見之紅外光)。且，已簡化數量而圖示上述光核心之支數與格子狀之光束數，並與第1圖相同，已就用以驅動輸入裝置D之電池、發光元件及受光元件之驅動器等控制機構、用於與電腦等資訊設備進行通訊之通訊機構(電纜或無線天線)等加以省略圖示(後續之第4、5圖亦同)。

本第1實施形態之輸入裝置D1包含具有可藉載置於可供書寫工具W寫入之用紙(P)之上而檢測框狀之外框1內側之四角狀之領域(檢測領域)中書寫工具W之前端(接觸位置T)之位置(x-y座標)之接觸位置檢測機構之光學式感測器S1，以及可記憶由上述光學式感測器S1所得之書寫工具W之前端位置之移動軌跡資訊(x-y位置之變化)之記憶機構M。

光學式感測器S1之外框1部分一如第3圖所示，配置有於其橫向之長邊X1側設有用於出射光之核心4a，並於縱向 之短邊Y1側設有用於出射光之核心4b之發光側光波導4作為上述接觸位置檢測機構之發光部，而使自發光元件(光源2)出射之光朝上述發光側光波導4之各出射光用核心4a、4a、...(橫向)與各光出射用核心4b、4b、...(縱向)而進行分支、分配。

且，夾隔上述四角狀之檢測領域而對向之外框1部分配置有於其橫向之長邊X2側設有用於入射光之核心5a，並於縱向之短邊Y2側設有用於入射光之核心5b之受光側光波導5作為上述接觸位置檢測機構之受光部，而使通過上述檢測領域再朝上述受光側光波導5之各光入射用核心5a、5a、...(橫向)與各光入射用核心5b、5b、...(縱向)入射之光被導向包含該等各光入射用核心5a、5b之個別所對應之多數受光元件之受光元件陣列3。

就上述發光側光波導4及受光側光波導5進而詳細加以說明，則該等光波導4、5在諸如為聚合物系光波導時，於使用樹脂材料而形成之下包層及上包層(均未圖示)之間配置有藉光刻法等而形成上述形狀之上述各核心4a、4b、5a、5b。

又，上述發光側光波導4及受光側光波導5係用於檢測接觸位置者，故自該等發光側光波導4分支之各核心4a、4b之前端部(出射部)與受光側光波導5之各核心5a、5b之前端部(入射部)一如第3圖所示，彼此對立而定位於上述外框1之內側緣上。其次，夾隔上述檢測領域而對向之發光側光波導4之核心4a之前端部與受光側光波導5之核心5a之前端 部之間(縱向)，以及發光側光波導4之核心4b之前端部與受光側光波導5之核心5b之前端部之間(橫向)，則形成上述之光格子(二點鏈線)。

另，上述實施形態中，雖已例舉光波導之各核心4a、4b、5a、5b係使用樹脂材料(高分子材料)而形成之聚合物系光波導，但該等核心之構成材料亦可為諸如玻璃等折射率高於周圍所配設之披覆層之材料。但，核心與周圍之披覆層之折射率之差宜在0.01以上，若亦考量上述形狀之圖案成形性，則以紫外線硬化樹脂等感光性樹脂為最佳。可使用之紫外線硬化樹脂則可舉出丙烯系、環氧系、矽氧烷系、冰片烯系、聚醯亞胺系等。

進而，核心周圍之披覆層在上述紫外線硬化樹脂等感光性樹脂中，可使用折射率低於核心之材料。此外，披覆層亦可使用玻璃、矽、金屬、樹脂等可兼用為具平坦性之基板之材料。披覆層亦可僅設核心下側之下包層，而不形成覆蓋核心之上包層。其次，上述光波導可藉採用電漿之乾式蝕刻法、轉印法、採用曝光、顯影之光刻法、光褪色法等而製成。

上述光學式感測器S1所使用之發光元件(光源2)係使用發光二極體(LED)或半導體雷射等，其中亦以光傳播性優良之VCSEL(垂直共振腔面射型雷射)較為適用。上述光源2所出射之光之波長宜為近紅外範圍(波長：700~2500nm)。

上述光學式感測器S1所使用之受光元件(受光元件陣列3)則可使用CCD、CMOS等影像感測器，或多數受光元件 排成一列之CMOS線性感測器陣列等。

其次，如第1圖所示，包含上述記憶機構M之光學式感測器S1(記憶裝置)載置於用紙P上而呈裝卸自如狀態並包圍可供筆記使用之上述用紙P之至少一部分時，一旦將書寫工具W之前端降至自上述光學式感測器S1之框內露出之用紙P之部分，即如第3圖所示，書寫工具W之前端將阻隔通過上述框內之格子狀之光之一部分，其阻隔部分則為上述接觸位置檢測機構之受光元件所感知，而檢測、界定上述書寫工具W前端在框內之座標位置(x-y軸，參照第3圖中之「接觸位置T」)，並將該座標記憶於上述記憶機構M中。且，在該狀態下，一旦移動書寫工具W而寫入筆記等，將測得其移動所伴隨之上述書寫工具W之前端之軌跡(筆記等之寫入資訊)，並將其軌跡記憶於上述記憶機構M中作為數位資料(電子資料)。亦即，朝光學式感測器S1之框內露出之用紙P部分以書寫工具W寫入筆記等之同時，該筆記等資訊將記錄於上述記憶機構M之記憶體等中。

另，上述第1實施形態之輸入裝置D1就配置於上述外框1內之光學式感測器S1之接觸位置檢測機構使用膜狀或片狀之光波導(厚者亦在1mm程度)，故即便考量基台及保護板等之厚度，亦可將上述外框1之總厚度形成為2~5mm程度，而可避免上述光學式感測器S1之四角框狀之部分在寫入時造成妨礙，以輕易進行寫入。且，膜狀或片狀之光波導一如上述而較薄，故自發光側光波導4之各出射光用核心4a之前端部出射之光可通過僅略高於上述框內之用紙P表面之位置 (0.6mm程度)，即便上述書寫工具W在若干傾斜之狀態下進行寫入，藉上述光格子而檢測之軌跡與書寫工具W之前端之實際軌跡(用紙P上之筆記)之偏差亦甚少，而可在與肉眼同樣正確之狀態下對上述記憶機構M進行儲存(記憶)。

又，上述第1實施形態中，雖已例示用於記憶上述書寫工具W等之位置資訊等之記憶機構M安裝於上述外框1上，但該記憶機構M亦可與前述另一實施形態(第2圖)相同而利用外部機器或網路上等之記憶機構。

以下，則說明於光學式感測器(S2)之外框1內排列配置多數之發光二極體(LED)作為發光元件(光源)，並排列配置多數之光二極體(PD)作為受光元件，而於光學式感測器(S2)之框內形成用於檢測書寫工具W之前端部之光格子之第2實施形態之輸入裝置D2。

第4圖係說明第2實施形態之輸入裝置D2之概略構造之平面圖。另，該圖中，亦將外框1之長邊X1、X2方向設為橫向(x方向)，並將外框1之短邊Y1、Y2方向設為縱向(y方向)，且簡化LED、PD之個數與格子狀之光束數，而以虛線代表該外框內之電子配線等。且，前述之電池及通訊機構等亦已省略圖示。

本第2實施形態之輸入裝置D2亦包含具有藉載置於可供書寫工具W寫入之用紙(P)之上而檢測框狀之外框1內側之四角狀之領域(檢測領域)中書寫工具W之前端(接觸位置T)之位置(x-y座標)之接觸位置檢測機構之光學式感測器S2，以及可記憶由該光學式感測器S2所得之書寫工具W之 前端位置之移動軌跡資訊(x-y位置之變化)之記憶機構M(內建)。

上述第2實施形態之輸入裝置D2與前述之第1實施形態之輸入裝置(D1)之不同在於，用於檢測書寫工具W前端之接觸位置之光格子一如第4圖所示，係藉以光學式感測器S2之外框1內排列配置之多數之LED6、6、...作為光源之發光部而形成。且，與配置有上述各LED6之外框1之部位(邊X1、Y1)對向之外框1部分(邊X2、Y2)則形成有對應該等各LED6之多數PD7、7、...所構成之受光部，該等各PD7與上述各LED6相同，均沿行框狀之外框1內緣而排列定位成使其前端面向內側。其次，藉兼用為各LED6及PD7之控制器(控制機構)之記憶機構M之控制，而使上述各LED6同時或朝掃瞄方向依序發光，即可於外框1內之四角狀之檢測領域內形成接觸位置檢測用之光格子(二點鏈線)。

另，上述作為發光元件(光源)使用之LED6宜為可發射近紅外(波長：700~2500nm)光之類型之紅外LED(紅外發光二極體)。且，受光元件除上述光二極體(PD)以外，亦可使用多數受光元件呈條狀或陣列狀而排成一列之線性感測器陣列或影像感測器等。

使用上述第2實施形態之輸入裝置D2之書寫工具W之接觸位置之檢測係依以下步驟而進行。即，首先，如第1圖所示，將包含兼用為控制器之記憶機構M之光學式感測器S2(記憶裝置)載置於用紙P上而呈裝卸自如狀態並包圍可供筆記使用之上述用紙P之至少一部分。接著，使上述發光 部之LED6逐一(始於端部)依序發光，並在發光時與未發光時測定傳到上述LED6所對應(對向)之PD7之光(格狀光)強度，而就各PD7分別決定因光之阻隔而檢測、不檢測書寫工具W之閾值，並加以記憶於上述記憶機構M中作為表格等以為校正(校準)。

然後，藉上述兼用為控制器之記憶機構M使上述各LED6依序發光，並在已掃瞄(scan)光學式感測器S2之檢測領域內之狀態下，使書寫工具W之前端降至該光學式感測器S2之框內露出之用紙P部分，而如第4圖所示，書寫工具W之前端將阻隔通過上述框內之格子狀之光之一部分，該阻隔部分則為上述接觸位置檢測機構之對應之受光元件所檢測，而界定上述書寫工具W前端在框內之座標位置(x-y軸，參照第4圖中之「接觸位置T」)，並將其座標記憶於上述記憶機構M中。

其次，一旦移動上述書寫工具W而寫入筆記等，將測得其移動所伴隨之上述書寫工具W之前端之軌跡(筆記等之寫入資訊)，並將其軌跡記憶於上述記憶機構M中作為數位資料(電子資料)。即，朝光學式感測器S2之框內露出之用紙P部分以書寫工具W寫入筆記等之同時，該筆記等資訊將記錄於上述兼用為控制器之記憶機構M之記憶體等中。

依據上述第2實施形態之輸入裝置D2，可使用發光二極體(LED)等作為發光元件(光源)，並使用光二極體(PD)作為受光元件等，而使用泛用之零件，故可以低成本構成輸入裝置D2。

另，上述第2實施形態中，雖已例示可記憶上述書寫工具W等之位置資訊等之兼用為控制器之記憶機構M內建於上述外框1內，但該記憶機構(M)亦可與前述另一實施形態(第2圖)相同而利用外部機器或網路上等之記憶機構。

以下，說明於光學式感測器(S3)之外框1之二角部分別配置發光元件與受光元件陣列所構成之模組，並使用該等二模組而藉三角測量法界定框內之書寫工具W之前端位置之第3實施形態之輸入裝置D3。

第5(a)圖係說明第3實施形態之輸入裝置D3之概略構造之平面圖，第5(b)圖係其Z部放大圖。另，該等圖示中，亦將外框1之長邊X1、X2方向設為橫向(x方向)，並將外框1之短邊Y1、Y2方向設為縱向(y方向)，且已省略前述電池及通訊機構等之圖示。

本第3實施例之輸入裝置D3亦包含具有藉載置於可供書寫工具W寫入之用紙(P)之上而檢測框狀之外框1內側之四角狀之領域(檢測領域)中書寫工具W之前端(接觸位置T)之位置(x-y座標)之接觸位置檢測機構之光學式感測器S3，以及可記憶由該光學式感測器S3所得之書寫工具W之前端位置之移動軌跡資訊(x-y位置之變化)之記憶機構M(內建)。

上述第3實施形態之輸入裝置D3與前述之第1、第2實施形態之輸入裝置(D1、D2)之不同在於，該光學式感測器S3之外框1之四個角部中，於一邊(本例中為X1)之兩側之角部1a、1b分別配置有第5(b)圖所示之由發光元件(LED6)與受光元件陣列(影像感測器8)上下組合而成之發受光模組(攝影 模組C1、C2)，該等攝影模組C1、C2之間之上述一邊(X1)以外之三邊(X2、Y1、Y2)之內側面上則如第5(a)圖所示，貼附有帶狀之回歸性光反射體(回歸反射帶9)。另，記憶機構M並與上述第2實施形態相同，兼用為LED6及影像感測器8之控制器(控制機構)。

依據上述構造，上述第3實施形態之光學式感測器S3可使各攝影模組C1、C2之各LED6所出射之光藉上述回歸反射帶9之反射，而朝出射來源之攝影模組C1、C2回歸，並於其框內發生第5(a)圖所示之光就各攝影模組C1、C2分別呈波紋型態擴散之放射狀之光之交錯。

另，上述攝影模組C1、C2之發光元件(光源)宜為可發射近紅外(波長：700~2500nm)光之類型之紅外LED(紅外發光二極體)。且，受光元件陣列可使用CCD、CMOS等影像感測器或多數受光元件排成一列之CMOS線性感測器陣列等。

又，上述外框1之三邊(X2、Y1、Y2)之內側面上所安裝之回歸性光反射體可為微棱鏡型或玻璃珠型之任一種。且，上述之例中，為求處理上之方便而使用帶狀之成形體，但亦可於上述三邊(X2、Y1、Y2)之內側面上塗布具有光回歸性之塗料等加以取代。

使用上述第3實施例之輸入裝置D3之書寫工具W之接觸位置之檢測係依以下之步驟而進行。即，首先，如第1圖所示，將包含兼用為控制器之記憶機構M之光學式感測器S3(記憶裝置)載置於用紙P上而呈裝卸自如狀態並包圍可供筆記使用之上述用紙P之至少一部分。接著，使上述攝影 模組C1、C2之各LED6發光，並在發光時與未發光時測定朝各攝影模組C1、C2之各影像感測器8回歸之光(回歸光)強度，而就各攝影模組C1、C2分別決定藉光之阻隔而檢測、不檢測書寫工具W之閾值，並加以記憶於上述記憶機構M中作為表格等以為校正(校準)。

然後，在藉兼用為上述控制器之記憶機構M而使上述各LED6發光之狀態下，使書寫工具W之前端降至該光學式感測器S3之框內露出之用紙P部分，而如第5(a)圖所示，書寫工具W之前端將阻隔通過上述框內之交錯狀之光之一部分，其阻隔部分則為上述各攝影模組C1、C2之對應之受光元件所檢測，而由上述兼用為控制器之記憶機構M進行採用三角測量法之演算，以界定上述書寫工具W前端在框內之座標位置(x-y軸，參照第5(a)圖中之「接觸位置T」)，並將其座標記憶於記憶機構M中。

其次，移動上述書寫工具W而寫入筆記等，則同樣地，將測得、演算其移動所伴隨之上述書寫工具W之前端之軌跡(筆記等之寫入資訊)，並將其軌跡之數位資料(電子資料)記憶於上述記憶機構M中。即，朝光學式感測器S3之框內露出之用紙P部分以書寫工具W寫入筆記等之同時，該筆記等資訊將記錄於上述兼用為控制器之記憶機構M之記憶體等中。

依據上述第3實施形態之輸入裝置D3，可就發光元件(光源)使用發光二極體(LED)等，並就受光元件使用CCD、CMOS等影像感測器等，而使用泛用之零件，故可減少構造 之光學零件數量，從而以低成本構成輸入裝置D3。

另，上述第3實施形態中，雖已例示可記憶上述書寫工具W等之位置資訊等之兼用為控制器之記憶機構M內建於上述外框1內，但該記憶機構(M)亦可與前述另一實施形態(第2圖)相同而利用外部機器或網路上等之記憶機構。

【實施例】

以下，說明上述實施形態所揭露之輸入裝置D1(使用光波導4、5之第1實施形態)之製作方法之一例。但，本發明並不受限於以下之實施例。

首先，說明上述輸入裝置D1所使用之光波導4、5之製作方法。

第6(a)~6(f)圖均係說明本實施例之輸入裝置D1所使用之光波導4、5之製作方法者。

本實施例中，包含用於出射光之核心4a(長邊X1側)及核心4b(短邊Y1側)之發光側光波導4，以及包含用於入射光之核心5a(長邊X2側)及核心5b(短邊Y2側)之受光側光波導5係一體形成框狀(參照第3圖)。

(基板之準備)

首先，準備用以形成光波導4、5之四角框狀之基板10。該基板10之形成材料可例舉諸如金屬、樹脂、玻璃、石英、矽等。

(下包層之製作)

接著，如第6(a)圖所示，於上述四角框狀之基板10表面上形成與其同形狀之四角框狀之下包層11。該下包層11可 以感光性樹脂為形成材料，並藉光刻法而形成。下包層11之厚度設在諸如5~50μm之範圍內。

(核心之製作)

然後，如第6(b)圖所示，於上述四角框狀之下包層11表面上藉光刻法形成前述圖形之用於出射光之核心4a、4b(圖示省略)及用於入射光之核心5a、5b(圖示省略)。另，第5(b)圖中，僅顯示作為代表之核心4a與核心5a。又，該等核心4a、4b、5a、5b之形成材料係使用折射率高於上述下包層11及後述之上包層12(參照第6(e)圖)之形成材料之感光性樹脂。

(上包層之製作)

其次，準備第6(c)圖所示之用於形成上包層之具透光性之四角框狀之成形模20。該成形模20上形成有具備對應上包層12〔參照第6(e)圖〕之表面形狀之模面之凹部20a。接著，以其凹部20a朝上而將成形模20設於成形台(未圖示)上，再朝其凹部20a充填上包層12之形成材料之感光性樹脂(清漆)12’。

接著，如第6(d)圖所示，使於上述下包層11表面上形成圖形而成之核心4a、5a(4b、5b)對上述成形模20之凹部20a進行定位，並在該狀態下，朝上述成形模20推壓上述下包層11，而將上述核心4a、5a浸入上述上包層12之形成材料之感光性樹脂12’內。其次，於該狀態下，使紫外線等照射光線穿透上述成形模20而照射上述感光性樹脂12’，以進行該感光性樹脂12’之曝光。藉此，可使上述感光性樹脂12’ 硬化，而形成四角框狀之內周緣部形成於透鏡部上之四角框狀之上包層12。

(光波導之脫模)

然後，如第6(e)圖所示〔與第6(d)圖上下相反而圖示〕，自上述成形模20就上包層12與上述基板10、下包層11及核心4a、5a(4b、5b)一同進行脫模。其次，如第6(f)圖所示，自下包層11剝離上述基板10，而製得下包層11、核心4a、4b、5a、5b及上包層12所構成之四角框狀且成一體之光波導4、5。

另，上述實施例中，雖已例示為提昇光波導之光傳播效率，而將用於出射光之核心4a、4b之前端部及用於入射光之核心5a、5b之前端部形成於透鏡部上，且覆蓋其等之上包層12之前端部亦形成於透鏡部上，但光學式感測器S1之框內之光之(空間)傳播效率若已充分，則上述透鏡部亦可僅形成於用於出射光之核心4a、4b及用於入射光之核心5a、5b其中一方，或就雙方均不形成。且，上述實施例中，雖已例示一體製作發光側光波導4與受光側光波導5，但亦可分別製作其等，或進而組合多數之光波導零件而形成之。

然後，使用上述四角框狀且成一體之光波導4、5而製作光學式感測器S1。

(光學式感測器之製作)

首先，準備作為光學式感測器S1之基台(外框)之四角框狀之保持板。該保持板係將四角框狀之各邊形成略較上述四角框狀之光波導4、5為粗者。該保持板之形成材料可例 舉諸如金屬、樹脂、玻璃、石英、矽等。其中就可良好保持平面性而言，宜使用不銹鋼。保持板之厚度設為諸如0.5mm程度。

接著，於上述保持板之表面之預定位置上貼附上述四角框狀之光波導4、5，並如第3圖所示，對上述發光側光波導4之入射側端部校準(光軸調校)作為光源2之VCSEL(垂直共振腔面射型雷射)而加以安裝，並對上述受光側光波導5之出射側端部校準受光元件陣列3而加以安裝，以使各核心5a、5b與對應之受光元件之光軸一致。

然後，以保護板等覆蓋上述上包層12之除透鏡部以外之光波導上面，而製得第3圖所示之框狀之光學式感測器S1。上述保護板之形成材料可例舉諸如樹脂、金屬、玻璃、石英、矽等。且，保護板之厚度宜為諸如0.5mm程度，以無線方式進行與資訊設備之通訊時，上述保護板40宜為可穿透無線電波之聚碳酸酯製等樹脂製品。

另，上述框狀之光學式感測器S1之外周安裝有先前所述之可記憶書寫工具W之前端位置之移動軌跡資訊之記憶機構M。該記憶機構M亦可為USB記憶體等之裝卸型。

又，上述框狀之光學式感測器S1雖可安裝上述第3圖中已省略圖示之設備，諸如用以驅動上述輸入裝置D1之電池、驅動IC等控制機構、用於與資訊設備進行通訊、連接之通訊機構(電纜接頭或無線天線)等，但其等均宜使用可夾設於構成上述外框1之保持板與保護板之空間內之薄型產品(膜狀之零件或微型之電設備等)。藉此，即可將外框形成 較薄至以書寫工具進行寫入時不致造成其寫入作業之妨礙之程度(總厚度2~3mm程度)。

[第1實施例]

以下，詳細說明依據上述實施例而製作之輸入裝置。

〔光波導之下包層之形成材料〕

成分A：含有脂環架構之環氧樹脂(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES出品，EHPE3150)75重量份。

成分B：含有環氧基之丙烯系聚合物(日油公司出品，MARPROOF G-0150M)25重量份。

成分C：光酸產生劑(San-Apro公司出品，CPI-200K)4重量份。

將該等成分A~C與紫外線吸收劑(Ciba Japan公司出品，TINUVIN479)5重量份一同溶解於環己酮(溶劑)中，而調製成下包層之形成材料。

〔光波導之核心之形成材料〕

成分D：含有雙酚A架構之環氧樹脂(Japan Epoxy Resins公司出品，157S70)85重量份。

成分E：含有雙酚A架構之環氧樹脂(Japan Epoxy Resins公司出品，Epikote828)5重量份。

成分F：含有環氧基之苯乙烯系聚合物(日油公司出品，MARPROOF G-0250SP)10重量份。

將該等成分D~F與上述成分C4重量份溶解於乳酸乙酯中，而調製成核心之形成材料。

〔光波導之上包層之形成材料〕

成分G：含有脂環架構之環氧樹脂(ADEKA公司出品，EP4080E)100重量份。

將該成分G與上述成分C2重量份混合而調製成上包層之形成材料。

〔光波導之製造〕

於四角框狀之不銹鋼製基板(厚50μm)表面上塗布上述下包層之形成材料(清漆)後，進行160℃×2分鐘之加熱處理，而形成感光性樹脂層。接著，對上述感光性樹脂層照射紫外線以進行累計光量1000mJ/cm²之曝光，而形成厚10μm之四角框狀之下包層(波長830nm時之折射率1.510)。

然後，於上述四角框狀之下包層之表面上塗布上述核心之形成材料後，進行170℃×3分鐘之加熱處理，而形成感光性樹脂層。接著，經光罩(間隙100μm)而照射紫外線，以進行累計光量3000mJ/cm²之曝光。其後，進行120℃×10分鐘之加熱處理。然後，使用顯影液(γ-丁內酯)進行顯影，而溶解去除未曝光部分。然後，再進行120℃×5分鐘之乾燥處理，即形成寬30μm×高50μm之核心(波長830nm時之折射率1.570)之圖形。

其後，準備用於形成上包層之具有透光性之四角框狀之成形模。該成形模形成有包含對應上包層之表面形狀之模面之凹部〔參照第6(c)圖〕。其次，以該凹部朝上而於成形台上設置成形模，並於其凹部內充填了上述上包層之形成材料。

接著，使於上述下包層之表面上形成圖形而成之核心 對上述成形模之凹部進行定位，並在該狀態下，朝上述成形模推壓上述下包層，而朝上述上包層之形成材料內浸入上述核心。其次，於該狀態下，使紫外線穿透上述成形模而照射上述上包層之形成材料以進行累計光量8000mJ/cm²之曝光，而形成四角框狀之內周緣部形成於凸狀之透鏡部上之四角框狀之上包層。上述凸狀之透鏡部包含側截面形狀為大致1/4圓弧狀之透鏡曲面(曲率半徑1.4mm)。

然後，使上述上包層與上述基板、下包層及核心一同自上述成形模進行脫模。其次，自下包層剝離上述基板，而製得下包層、核心及上包層所構成之四角框狀之光波導(總厚度1mm)(參照第3圖)。

〔光學式感測器之製作〕

接著，準備三邊寬度略大於上述光波導，餘下一邊則形成較其它三邊更寬之寬度之四角框狀之不銹鋼製保持板(厚0.5mm)，並於該保持板表面之預定位置上貼附上述四角框狀之光波導，再於上述保持板中最粗一邊之外側端緣側固定膜狀聚合物電池、薄膜天線等薄型電子組件。然後，校準發光元件(Optowell公司出品，SM85-2N001)及受光元件(Hamamatsu Photonics公司出品，S-10226)而加以定位固定，並安裝了USB記憶體之接頭、AC配接器之接頭等配置於保持板外緣之零件。

其後，於上述保持板上安裝用以保護該等光波導與電子組件等之聚碳酸酯製保護板(厚0.5mm)，而製得光學式感測器。該光學式感測器中，光波導部分合計其表背面之上 述保持板與保護板之總厚度為2mm，固定有上述其它電子組件之部分合計其表背面之上述保持板與保護板之總厚度為3mm。

〔輸入裝置之動作確認〕

於上述光學式感測器之記憶體接頭安裝作為記憶機構之記憶體，並於用紙上載置該輸入裝置，而朝框內露出之用紙部分以書寫工具寫入筆記。其次，藉無線通訊〔Bluetooth(登錄商標)〕連接上述輸入裝置與筆記型電腦而呈可通訊狀態，並利用該筆記型電腦重現上述輸入裝置之記憶體中所儲存(記憶)之資訊，結果，上述筆記型電腦之顯示器上已可顯示與上述用紙上所寫之筆記相同之內容。且，利用上述筆記型電腦而在朝上述用紙寫入筆記之同時，將該筆記之資訊(電子資訊)記憶於上述筆記型電腦之記憶體後，可同樣於筆記型電腦之顯示器上立即顯示與上述用紙上所寫之筆記相同之內容。上述實施例中，雖已說明本發明之具體形態，但上述實施例純屬例示性質，並非用以限縮解釋本發明者。進而，屬於申請專利範圍之均等範圍之變更均包含在本發明之範圍內。

產業上之可利用性

本發明之輸入裝置可在朝框內露出之用紙寫入筆記等資訊之同時，將該筆記等資訊電子化。

1‧‧‧外框

1a、1b‧‧‧角部

2‧‧‧光源

3‧‧‧受光元件陣列

4‧‧‧發光側光波導

4a、4b、5a、5b‧‧‧核心

5‧‧‧受光側光波導

6‧‧‧LED

7‧‧‧PD

8‧‧‧影像感測器

9‧‧‧回歸反射帶

10‧‧‧基板

11‧‧‧下包層

12‧‧‧上包層

12’‧‧‧感光性樹脂

20‧‧‧成形模

20a‧‧‧凹部

40‧‧‧保護板

C1、C2‧‧‧攝影模組

D、D1~D3‧‧‧輸入裝置

DT‧‧‧桌上型電腦

L‧‧‧電纜

LT‧‧‧膝上型電腦

M‧‧‧記憶機構

MF‧‧‧手機

P‧‧‧用紙

PD‧‧‧行動資訊裝置

S、S1~S3‧‧‧光學式感測器

SD‧‧‧記憶卡

SF‧‧‧智慧型手機

SV‧‧‧伺服器

T‧‧‧接觸位置

TD‧‧‧平板裝置

UM‧‧‧USB記憶體

W‧‧‧書寫工具

X1、X2‧‧‧長邊

Y1、Y2‧‧‧短邊

第1圖係說明本發明之實施形態之輸入裝置之整體構 造者。

第2圖係說明本發明另一實施形態之輸入裝置所使用之記憶機構之概況者。

第3圖係說明第1實施形態之輸入裝置之概略構造之平面圖。

第4圖係說明第2實施形態之輸入裝置之概略構造之平面圖。

第5(a)圖係說明第3實施例之輸入裝置之概略構造之平面圖，第5(b)圖係其Z部放大圖。

第6(a)圖~第6(f)圖均係說明第1實施例之輸入裝置所使用之光波導之製造方法者。

1‧‧‧外框

D‧‧‧輸入裝置

M‧‧‧記憶機構

P‧‧‧用紙

S‧‧‧光學式感測器

W‧‧‧書寫工具

Claims (5)

1. 一種輸入裝置，其特徵在於包含有：以下(A)之框狀之光學式感測器，至少包圍可供書寫工具寫入之用紙之一部分；及記憶機構，以書寫工具朝從上述光學式感測器之框內露出之上述用紙之部分進行寫入時，可將上述書寫工具之前端之移動軌跡記憶為電子資料，(A)光學式感測器，由矩形之外框與安裝於外框之至少一組之發光元件與受光元件所構成，可藉檢測與上述外框內之物體有關而發生之自上述發光元件傳到受光元件之光之阻隔，而輸出該物體在外框內之位置資訊。
2. 如申請專利範圍第1項之輸入裝置，上述(A)之框狀光學式感測器之外框部分配設有光波導，該光波導係於該框狀上彼此對向之一方之部分形成有用於出射光之複數核心，另一方之部分則形成有用於入射光之複數核心，各核心之前端部並定位於上述外框之內側緣，而令用於出射光之核心之前端部與用於入射光之核心之前端部呈對立狀態，自上述光波導之各個用於出射光之核心朝用於入射光之核心出射之光則於上述外框內形成縱橫交錯之光格子。
3. 如申請專利範圍第1項之輸入裝置，上述(A)之框狀光學式感測器之外框上，於該框狀上彼此對向之一方之部分上排列配置有複數之發光元件，另一方之部分則排列配 置有複數之受光元件，各發光元件及受光元件並定位成朝向上述外框之內側，而使自上述發光元件朝受光元件出射之光於上述外框內形成縱橫交錯之光格子。
4. 如申請專利範圍第1項之輸入裝置，上述(A)之框狀光學式感測器之外框之四個角部中，一邊之兩側之角部分別配置有已將由上述發光元件與複數受光元件所構成之受光元件陣列上下重疊而成之模組，該等模組之間之上述一邊除外之三邊之內側面上配設有帶狀之回歸性光反射體，而使一方之模組之發光元件所出射之光為上述回歸性光反射體所反射，並回歸入射至上述一方之模組之受光元件陣列。
5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之輸入裝置，前述光學式感測器與記憶機構一體形成作為記憶裝置，該記憶裝置可自由設置於上述用紙設置或裝卸自如。